Интерактивная радиосеть мультимедийного вещания (часть 2).

Викулов В.В. гр.519

 

2.1. Разработка правил идентификации сессий, сообщений, процедур/служб обработки сообщений, а также сетевых объектов (организация адресного пространства радиосети).

В составе сервера есть некая база данных, она необходима для того чтобы определить доступность пользователя к данной подписке. Если пользователь успешно идентифицировался в сети, сервис выделяет канал, по которому в дальнейшем будет направлен мультимедийный трафик.

Сервис, выделяя канал терминалу,  вводит нумерацию сессии, так как в данной сети возможна трансляция аудио трафика сразу нескольким терминалам. В рамках одного активного соединения можно передавать сообщения двух видов: аудио трафик и служебные сообщения.

Адресация будет происходить по идентификационному номеру, который будет присваиваться пользователю  при прохождении регистрации в сети,  т.е.  пользователь может ввести свои данные, полученные после регистрации на любом своем терминале. По данному номеру так же будет происходить проверка пользователя на наличие той или иной подписки.

После прохождения аутентификации терминал оправляет служебное сообщение на сервис, тем самым говоря о том что он готов получать аудио трафик. Сервис после получения такого рода сообщения , обрабатывает запрос и выделяет терминалу канальный ресурс и отправляет сообщение на терминал с номером канала.

 

2.2. Разработка иерархических моделей сетевых объектов - как транспортной сети доставки информационных (1.1-1.3) и служебных сообщений (1.3,1.4). Выделение ключевых слоев модели (физические ресурсы - канал передачи данных - управление сеансом соединения/сценарий взаимодействия), пояснение задач служб уровней модели (1.1-1.4).

Иерархическая модель сети как транспортной сети доставки сообщений, реализованная в соответствии с иерархической моделью OSI, приведена на рис.1.


Рис.1 Модель OSI

Радиоинтерфейс реализуется на уровнях L2 и L1, канальный уровень реализует алгоритмы множественного доступа, адресную доставку информационных сообщений от мультимедийного сервиса к терминалу пользователя. Более высокие уровни иерархии ( L5, L6) отвечают за формирование сеанса связи.

На физическом уровне (L1), отвечающем за взаимодействие со средой передачи, реализуются непосредственно физические каналы связи, по которым передаются информационные сообщения.

На сеансовом уровне (L5) осуществляется управление диалогом «пользователь – мультимедийный сервер», реализуется подготовка сеанса связи, формируются команды по реализации требуемого протокола передачи сообщений для уровня сценариев взаимодействия.

Уровень взаимодействия с пользователем (L6) реализуется только в рамках устройства пользователя, также отвечает за прием от пользователя команд и запросов, а также передачу пользователю ответов точки доступа и аудиопотока, транслируемого сервисом непосредственно через точку доступа.


2.3. Формирование диаграмм состояний сетевых объектов (выделенных узлов, терминалов). Выделение активного и пассивного состояний сетевых объектов и анализ задач (режимов), выполняемых в этих состояниях. Анализ решений по обеспечению энергосбережения.

Проанализируем функционирование сетевых объектов (терминалов и базовой станции) в активном и пассивном состояниях.

Точка доступа. (Рис. 2 ) В активном состоянии ведет передачу служебных сообщений пользователям, а также передает мультимедийный поток от сервиса к терминалу пользователя. Кроме того, осуществляет прием и обработку служебных сообщений от терминалов. Постоянно принимает сигнал синхронизации  для  выполнения частотной, фазовой и тактовой синхронизации  с терминалом пользователя. 

В пассивное состояние переходит в том случае, когда её отключают на сервере или никто из пользователей в данный момент времени ее не использует.

В пассивном состоянии  AP находится в ожидании поступления от сервера команды на включение или же ожидает запроса от пользователей. С получением такой команды осуществляется переход в активный режим.    

Получив информационное сообщение терминала, содержащее запрос пользователя, принимается решение о предоставлении или не предоставлении пользователю запрашиваемой услуги. В случае отрицательного решения АР отправляет сообщение о невозможности предоставления запрашиваемой услуги,  сеанс связи завершается. В случае положительного решения БС отправляет сообщение с параметрами мультимедийного канала, запрос на подключение, к которому был отправлен.

После установления логического соединения терминал получает возможность подключиться к широковещательно транслируемому каналу – возможность принимать широковещательный радиосигнал. Устанавливается физическое соединение.

В случае если пользователь более не нуждается в предоставляемой услуге, он дает пользовательскому устройству команду на отключение от этой услуги. Прием широковещательного радиосигнала прекращается, приемник терминала переходит в пассивное состояние. Терминал передает базовой станции служебное сообщение, в котором содержится информация о том, что данный терминал более не использует предоставляемую услугу.

Также ведется анализ активных пользователей, при полном отсутствии активности на мультимедийном канале, точка доступа отправляет служебное сообщение на сервис, и сервис отключает данный мультимедийный канал из списка доступных.

 

Рис. 2 Диаграмма состояний точки доступа.

Терминал. (Рис.3)  В активном режиме осуществляет передачу служебных сообщений точке доступа с целью аутентификации в сети или принимает аудио поток.

В режиме энергосбережения синхронизируется с точкой доступа. В дальнейшем ожидая команд пользователя,  обновляет информацию о  новых доступных в данный момент мультимедийных каналах. При поступлении запроса от пользователя переходит в активный режим.

 

 

Рис. 3 Диаграмма состояний терминала

В свободный режим (IDLE) терминал переходит после идентификации и синхронизации с точкой доступа. А также он переходит туда в случае если он запрашивает мультимедийный канал, на который у него не оформлена подписка (точка доступа перенаправляет запрос на сервер , после чего дает решение о не предоставлении услуги), или же по запросу пользователя  о завершении  прослушивания данного мультимедийного канала .

 Так как в пассивном режиме энергопотребление устройства уменьшается, обеспечить энергосбережение можно, увеличив время, проводимое устройствами в пассивном режиме. Например, транслируя определенные мультимедийные каналы в определенное время, тем самым мы сможем организовать  временное распределение активности пользователей в сети, тем самым увеличив энергосбережение.

Однако для точки доступа переход в пассивный режим маловероятен, а пребывание в пассивном режиме непродолжительно, поэтому обеспечивать энергосбережение на точки доступа проблематично.


2.4. Разработка сценария реализации телекоммуникационного сеанса, описание поэтапной стратегии службы L3 уровня. Проработка элементов стратегии, выполняющих оперативное реагирование на изменение качества соединения (как будет оцениваться качество соединения, как управлять свойствами активного соединения сетевых объектов?).

Точка доступа не прекращает приём запросов от терминалов во время передачи сообщений другим терминалам. Из этого следует, что проектируемой системе должен быть предусмотрен алгоритм множественного доступа для того, чтобы точка доступа имела возможность одновременного обслуживания нескольких терминалов.

В рамках рассматриваемого прикладного решения, разумным будет использование алгоритма множественного доступа на основе метода множественного доступа с детектированием несущей (S-Aloha). Передача сообщений терминалами может осуществляться только в фиксированные моменты времени. Таким образом, при возникновении необходимости в передаче сообщения терминал генерирует некое случайное нечетное число в пределах от 1 до 100, и в соответствии с этим случайным числом определяется номер кадра, в который терминал осуществит передачу сообщения. Возможен случай, когда два или более терминалов выберут один и тот же временной слот для передачи информационного сообщения. В этом случае произойдет коллизия передаваемых пакетов, и ни одно из переданных в этом временном слоте сообщений не будет принято точкой доступа. Тогда терминал генерирует новое случайное число (номер слота) и ожидает наступления, выбранного им слота. В случае если заняты все слоты для передачи, терминал ожидает следующего мультикадра для передачи сообщения

Так как по условию технического задания точка доступа находится в городской местности, а  также требуется выделение постоянного канала с высокой скоростью передачи трафика  в реальном масштабе времени, то вероятность ухудшения качества связи, в зависимости от различных условий, велика. Вследствие чего  требуется необходимость наличия контроля качества радиоканала.

Качество соединения будет оцениваться на основании результатов измерения мощности радиосигнала. Изначально на терминале и точке доступа  используется стандартный профиль настройки физического уровня.  Всего будет доступно несколько профилей. Терминал будет перестраиваться с профиля на профиль до тех пор, пока уровень радиосигнала не станет удовлетворительным для передачи аудио трафика в реальном масштабе времени.

Если терминал начнет терять соединение из-за удаленности от точки доступа (мощность радиосигнала ниже допустимого уровня), то в направлении Т-АР последует служебное сообщение о запросе смены физического профиля, в котором будет использоваться более высокий уровень сигнала, модуляция, кодирование.

 Передача данных начнется, когда терминал и точка доступа настроятся на одинаковый профиль настройки физического уровня. 

 


       Список используемых источников: 

1. Интерактивная радиосеть мультимедийного вещания. Часть 1. Исправленная. http://omoled.ru/publications/view/1187

2. А.В. Бакке – лекции по курсу «Системы и сети связи с подвижными объектами»